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由于燃料電池未進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段,，其較高的生產(chǎn)成本無法通過量產(chǎn)進(jìn)行消化。 -
作為新能源車的“心臟”,，動(dòng)力電池質(zhì)量直接決定著車輛續(xù)航,、安全與動(dòng)力表現(xiàn)。
中國消費(fèi)者報(bào)報(bào)道(記者吳博峰)新能源車市場(chǎng)任何風(fēng)吹草動(dòng),，都能引發(fā)消費(fèi)市場(chǎng)關(guān)注,。
8月6日，一輛理想ONE在廣東省肇慶市高速公路行駛時(shí)發(fā)生意外事故,，導(dǎo)致車輛起火自燃,。所幸事故并未造成人員死亡。
今年以來,，國內(nèi)發(fā)生多起新能源車自燃事故,，而每次事故，都在透支著消費(fèi)者對(duì)新能源車的信心,。
與傳統(tǒng)燃油車不同,，動(dòng)力電池,、電機(jī)和電控組成了新能源車三大核心部件。其中,，作為新能源車的“心臟”,，動(dòng)力電池質(zhì)量直接決定著車輛續(xù)航、安全與動(dòng)力表現(xiàn),。
吳博峰 攝
外采是車企主流選擇
“今年以來,，我能夠感受到業(yè)內(nèi)各方對(duì)新能源車動(dòng)力電池領(lǐng)域關(guān)注度有很大提升。這源于國內(nèi)新能源車市場(chǎng)發(fā)展從早期培育階段進(jìn)入到快速成長(zhǎng)期,，其市場(chǎng)發(fā)展成熟度的變化影響著汽車企業(yè)的態(tài)度,。”中國電動(dòng)汽車百人會(huì)執(zhí)行副理事長(zhǎng)歐陽明高在接受《中國消費(fèi)者報(bào)》記者采訪時(shí)表示，新能源車由核心技術(shù)經(jīng)濟(jì)性決定的市場(chǎng)前景已非常明朗,。動(dòng)力電池將在未來發(fā)展中扮演越來越重要的角色,。
消費(fèi)者關(guān)心新能源車的種種方面，都繞不過核心部件動(dòng)力電池,。未來,，誰擁有高質(zhì)量動(dòng)力電池，誰就將征服市場(chǎng),。
由于燃油限值標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)苛,，所有車企都必須在新能源車領(lǐng)域布局，動(dòng)力電池因而也被推到了首要位置,。
以差異化求生存是汽車企業(yè)秉承的發(fā)展理念,。然而，這樣的發(fā)展理念并不適用于目前的新能源車,。由于發(fā)展時(shí)間尚短,，大部分車企并不具備動(dòng)力電池領(lǐng)域技術(shù)儲(chǔ)備，只能通過外采方式滿足旗下新能源車所需,。
在國內(nèi)動(dòng)力電池領(lǐng)域,，寧德時(shí)代、比亞迪和國軒高科三家電池企業(yè)是業(yè)內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè),。中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,，2019年，三家主要電池企業(yè)裝機(jī)量市場(chǎng)占比高達(dá)73.64%,，幾乎壟斷了國內(nèi)動(dòng)力電池市場(chǎng),。
由于車輛動(dòng)力的變化，在燃油車市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位的合資品牌也體驗(yàn)到了核心技術(shù)缺失的滋味,。7月,，本田汽車與寧德時(shí)代就新能源車動(dòng)力電池簽署全方位戰(zhàn)略合作協(xié)議。其實(shí)，近一段時(shí)間,，像本田這樣的合資車企攜手國內(nèi)電池廠商的案例已不是少數(shù),。
歐陽明高認(rèn)為，動(dòng)力電池研發(fā)是一個(gè)系統(tǒng)性的,、時(shí)間周期很長(zhǎng)的課題,，需要經(jīng)過大量實(shí)際道路測(cè)試和產(chǎn)品檢驗(yàn)，絕非一日之功,。得益于量產(chǎn)能力強(qiáng)、進(jìn)入市場(chǎng)早的優(yōu)勢(shì),，三大電池廠商在國內(nèi)新能源車市場(chǎng)具有很大話語權(quán),。
不可否認(rèn)，外采方式可以幫助車企在短時(shí)間內(nèi)彌補(bǔ)在動(dòng)力電池領(lǐng)域的不足,。但隨著市場(chǎng)逐步成熟,，消費(fèi)者對(duì)于新能源車需求已不再僅僅滿足于續(xù)航里程，這也對(duì)動(dòng)力電池發(fā)展提出了更高要求,。
隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,，車企希望通過不同產(chǎn)品定位、功能延伸,、性價(jià)比優(yōu)勢(shì)來打造自身風(fēng)格,，吸引消費(fèi)者目光。而為多家企業(yè)同時(shí)提供動(dòng)力電池的第三方電池廠商,，無法針對(duì)每一個(gè)品牌需求,，都給出非常到位的、清晰的和個(gè)性化的解決方案,。
北京理工大學(xué)車輛與交通工程學(xué)院副教授孫立清對(duì)《中國消費(fèi)者報(bào)》記者表示,，主流電池廠商根據(jù)自身擁有的電池規(guī)格和型號(hào)供車企做出選擇，在市場(chǎng)上具有主動(dòng)權(quán),。但考慮到量產(chǎn)能力和成本等多方面因素,，車企選擇空間往往較為有限。
隨著時(shí)間推移和消費(fèi)者需求的變化,，已經(jīng)有汽車企業(yè)意識(shí)到自主研發(fā)動(dòng)力電池的重要性,。
安全是動(dòng)力電池生命線
一直以來，購車補(bǔ)貼政策與整車?yán)m(xù)航能力相掛鉤,，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)鼓勵(lì)續(xù)航里程長(zhǎng),、能量密度高的新能源車型。同時(shí),，廣大消費(fèi)者也更傾向于購買一輛行駛距離更遠(yuǎn)的車型,，不會(huì)因車輛續(xù)航能力而焦慮。
消費(fèi)市場(chǎng)的普遍認(rèn)知，推動(dòng)著汽車企業(yè)想盡辦法提升動(dòng)力電池續(xù)航能力,。同時(shí)在能夠享受到補(bǔ)貼的時(shí)間點(diǎn)內(nèi)也爭(zhēng)取獲得更多政策扶持,。
補(bǔ)貼的誘惑讓很多車企盲目追求續(xù)航里程提升，紛紛搭載高能量密度電池,。而這為新能源車安全埋下了隱患,。
孫立清表示，汽車企業(yè)對(duì)續(xù)航里程的追逐,，使三元鋰電池取代磷酸鐵鋰電池,，成為市場(chǎng)主流選擇。雖然三元鋰電池續(xù)航能力有所提升,，但其安全穩(wěn)定性相對(duì)較差,，在車輛發(fā)生短路或者高溫環(huán)境下容易失控，從而導(dǎo)致自燃現(xiàn)象發(fā)生,。
為了提高動(dòng)力電池安全性,，擁有電池自主研發(fā)能力的車企也逐漸改變“續(xù)航里程優(yōu)先”的思維。
前不久,，比亞迪重新采用磷酸鐵鋰材料,，推出了刀片電池。據(jù)悉,，這種名字獨(dú)特的動(dòng)力電池,，最大不同就是通過密集排布保持足夠的剛度，在電池包安全防護(hù)上也能節(jié)省一部分傳統(tǒng)電池包層層防護(hù)的結(jié)構(gòu),，在提升動(dòng)力電池體積密度同時(shí),，還可以獲得更好電芯散熱設(shè)定，保證電池安全,。“安全是刀片電池的最大特點(diǎn),。同時(shí)，為自家純電車型量身定做的電芯,，能最大程度提高空間利用率,，解決純電動(dòng)車型底盤高度問題，這是通過外采方式獲得動(dòng)力電池車企無法比擬的優(yōu)勢(shì),。”歐陽明高說道,。
就在刀片電池發(fā)布不久后，長(zhǎng)城汽車也發(fā)布了全新的無鈷電池,。由于鈷的成本較高,，如何在后補(bǔ)貼時(shí)代降低消費(fèi)者購車成本是車企必須面對(duì)的問題。
而無鈷電池的推出,，是動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展的一大變革,。它解決了三元鋰電池安全性低和成本高的兩個(gè)核心問題，在安全基礎(chǔ)上提升了車輛續(xù)航能力，又降低了消費(fèi)者購車成本,。記者了解到,，正在研發(fā)中的一款無鈷電池能量密度可達(dá)240瓦時(shí)/公斤，預(yù)計(jì)搭載該款電池的車輛續(xù)航能力可達(dá)到880公里,。
巧合的是,，就在7月底，松下官方宣布要在未來兩到三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)無鈷電池商業(yè)化,。兼具性價(jià)比優(yōu)勢(shì)的無鈷電池有望成為引領(lǐng)下一站潮流的風(fēng)向標(biāo),。
未來電池依然關(guān)鍵
“隨著我國汽車消費(fèi)升級(jí)的到來，消費(fèi)者希望購買的是一輛高品質(zhì)的新能源車,，這就要求汽車企業(yè)要朝這個(gè)方向去努力,。”孫立清表示，技術(shù)發(fā)展是不斷升級(jí)的過程,，動(dòng)力電池整體發(fā)展還在摸索中，大量的研發(fā)投入是滿足消費(fèi)者需求的保障,。
在動(dòng)力電池領(lǐng)域,，堪稱“黑科技”的石墨烯電池研發(fā)一直備受市場(chǎng)關(guān)注。
提及石墨烯電池,，很多消費(fèi)者并不會(huì)感到陌生,。早在2014年，新能源車發(fā)展元年之時(shí),，業(yè)內(nèi)就曾提出過這一暢想,，其高儲(chǔ)能、使用壽命長(zhǎng),、充電時(shí)間短,、重量輕的優(yōu)勢(shì)可謂是動(dòng)力電池最佳選擇。以使用壽命為例,，石墨烯電池是鋰電池的兩倍,，是氫化電池的四倍。
不過,，受限于技術(shù)水平和生產(chǎn)成本,，石墨烯電池一度消失在公眾視野中。
北京理工大學(xué)副教授劉鵬接受《中國消費(fèi)者報(bào)》記者采訪時(shí)表示,，當(dāng)初石墨烯電池商業(yè)化應(yīng)用面臨的最大問題是成本過高,。由于當(dāng)時(shí)新能源車市場(chǎng)體量不大，生產(chǎn)成本無法通過量產(chǎn)轉(zhuǎn)化,，汽車企業(yè)在這一領(lǐng)域投入度不高,。
經(jīng)過多年技術(shù)沉淀，當(dāng)時(shí)人們眼中的黑科技有了進(jìn)入現(xiàn)實(shí)生活的可能。
7月28日,，廣汽集團(tuán)公開展示了其自主研發(fā)的石墨烯電池,，優(yōu)良的導(dǎo)電性和特殊的三維結(jié)構(gòu)，使這款石墨烯電池可以做到8分鐘充滿80%電量,，充電時(shí)間大幅縮短,，將提升消費(fèi)者用車體驗(yàn)感受。
●背景
新能源車動(dòng)力電池發(fā)展史
作為電動(dòng)車輛的主要能量來源,，動(dòng)力電池技術(shù)歷經(jīng)了多次材料體系的變遷,。而每一次動(dòng)力電池材料體系的變化都會(huì)引發(fā)汽車市場(chǎng)的震動(dòng)。
說到動(dòng)力電池的發(fā)展史,，要說回到100多年前,。1834年，首款搭載干電池的電動(dòng)車便已推向市場(chǎng),，但當(dāng)時(shí)過低的續(xù)航里程讓其在與內(nèi)燃機(jī)車的競(jìng)爭(zhēng)中很快敗下陣來,。此后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，汽車市場(chǎng)再也難覓電動(dòng)車的身影,。
而隨著汽車生產(chǎn)水平不斷提升以及可持續(xù)發(fā)展理念的深入,，汽車企業(yè)又重新萌發(fā)出發(fā)展新能源車的想法。于是,，1971年,，豐田汽車推出了全球首款油電混合動(dòng)力車型——普銳斯。其采用的是具備大電流充放能力的鎳氫電池,，安全性好,，但是比容量低，體積大,。
幾年之后,，在體積和成本方面有較大優(yōu)勢(shì)的鉛酸電池進(jìn)入人們的視野，并一度在市場(chǎng)中達(dá)到了應(yīng)用高潮,。不過,，較低的能量密度依然是無法逃避的現(xiàn)實(shí)問題。
此后,，業(yè)內(nèi)又將希望的目光放在了鎳鎘電池身上,。1996年，全球首輛現(xiàn)代電動(dòng)汽車通用EV1開始量產(chǎn),。早期EV1使用鉛酸電池組,，續(xù)航僅為96公里。雖然通用在不斷升級(jí)電池,，但是續(xù)駛里程過短的EV1仍然找不到銷路,，最終只生產(chǎn)了2000多輛,。
新能源車多次市場(chǎng)化推廣未果，讓汽車企業(yè)意識(shí)到,，不解決續(xù)航里程難題,，新能源車就難有大發(fā)展。
1997年,，磷酸鐵鋰材料研發(fā)成功,，加快了鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用。同年,，日產(chǎn)汽車生產(chǎn)出全球第一輛使用圓柱鋰離子電池的新能源車PrairieJoyEV,。從此，鋰離子電池汽車正式登上新能源車舞臺(tái),。
鋰離子電池是現(xiàn)階段新能源車企的主流選擇,，其優(yōu)勢(shì)在于能量密度較高、體積小,、重量輕,。但低溫會(huì)影響其續(xù)航里程，目前溫控元件也在研究發(fā)展中,。
為了滿足消費(fèi)者對(duì)于車輛續(xù)航能力的高要求,，動(dòng)力電池材料已從磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)向了三元鋰。三元鋰的能量密度比磷酸鐵鋰高,，可將整車?yán)m(xù)航能力提升至400公里以上的階段，但其穩(wěn)定性較差,。
回顧汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，技術(shù)不斷迭代創(chuàng)新成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)步，為消費(fèi)者提供高品質(zhì)車輛的關(guān)鍵,。
眼下,，在鋰電池商業(yè)化應(yīng)用的同時(shí)，車企也在努力尋找更優(yōu)動(dòng)力電池材料作為驅(qū)動(dòng)能源,。(吳博峰)
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各類動(dòng)力電池之優(yōu)劣
鉛酸電池
優(yōu)勢(shì)：鉛酸電池的最大優(yōu)點(diǎn)是放電性能良好,，車輛需要?jiǎng)恿r(shí)可瞬間輸出較大電流。鉛酸電池價(jià)格低廉且原材料資源豐富,。同等規(guī)格的鋰離子電池價(jià)格大約是鉛酸電池的三倍,。但從實(shí)際使用壽命來看，鋰電池的壽命更長(zhǎng),。
劣勢(shì)：由于鉛酸電池的重金屬鉛和電解質(zhì)溶液污染性較強(qiáng),，在生產(chǎn)、使用和回收環(huán)節(jié),，很容易對(duì)環(huán)境造成危害,。因此,，從可持續(xù)發(fā)展角度來看，鉛酸電池并不適用于未來汽車綠色發(fā)展,。
磷酸鐵鋰電池
優(yōu)勢(shì)：磷酸鐵鋰電池安全性較高,，而且起步早、成本低,，技術(shù)相對(duì)成熟,，契合了汽車廠商節(jié)約成本的訴求。為應(yīng)對(duì)補(bǔ)貼大幅退坡,，保持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,，以比亞迪、北汽新能源為代表的車企相繼調(diào)整了動(dòng)力電池應(yīng)用布局,，在比亞迪漢和北汽新能源EC220等新車型上裝配了磷酸鐵鋰電池,。
劣勢(shì)：磷酸鐵鋰電池低溫性能差。盡管電池生產(chǎn)廠商通過各種方法改善磷酸鐵鋰的低溫性能,，但是磷酸鐵鋰材料的固有特點(diǎn),，決定了其低溫性能劣于其他正極材料。
三元鋰電池
優(yōu)勢(shì)：三元鋰電池能量密度高,，而能量密度決定著新能源車的續(xù)航能力,，這是消費(fèi)者購車時(shí)的重要指標(biāo)。此外,，在冬季寒冷的溫度條件下,，三元鋰電池續(xù)航能力雖有下降，但保持在可控范圍內(nèi),，車輛在不同氣溫環(huán)境續(xù)航表現(xiàn)較為穩(wěn)定,。
劣勢(shì)：三元鋰電池受到撞擊和高溫時(shí)穩(wěn)定性較差，在高溫環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生分解,，并且三元鋰材料的化學(xué)反應(yīng)尤其強(qiáng)烈,，一旦釋放氧分子，在高溫作用下電解液迅速燃燒,，存在安全隱患,。
燃料電池
吳博峰 攝
優(yōu)勢(shì)：燃料電池能量轉(zhuǎn)化效率高，能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)60%—80%,，是內(nèi)燃機(jī)的2—3倍,。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水,，本身工作不產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳,，也沒有可吸入顆粒物排出。
劣勢(shì)：由于燃料電池未進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段,，其較高的生產(chǎn)成本無法通過量產(chǎn)進(jìn)行消化,。其次,，燃料如何在安全性的前提下存儲(chǔ)，也是業(yè)內(nèi)面對(duì)的一個(gè)全新課題,。(吳博峰)
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